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Die Energiewende ist möglich - Für eine neue Energiepolitik der Kommunen

Eine oekologische Energiepolitik ist nur bei einer weitgehenden Autonomie der Kommunen moeglich. Das ist die Hauptthese der Folgestudie der 1980 erschienenen 'Energiewende' des Oeko-Instituts. Wurde damals nachgewiesen, dass sich bis ins Jahr 2030 etwa 50 Prozent der Energie (1980) einsparen laesst, so zeigt die neue Studie, wie dies zu erreichen ist: Strom- sowie Waermeproduktion muessen dezentralisiert werden. Die Aufsicht ueber die Energiewirtschaft, das Energierecht und die Tarifgestaltung beduerfen einer Aenderung.

Analyse von Bietstrategien und deren Einfluss auf den Strompreis im EU-Binnenmarkt, Teilvorhaben: Analyse von historischen Bietstrategien, Implementierung via P'n'P-Agenten in das Strommarktmodell PowerACE und Analyse für zukünftige Szenarien

Die Stromerzeuger bieten an der Strombörse einen Erzeugungspreis an, der die variablen Kosten des Kraftwerksbetriebs widerspiegelt. Anhand dieser Grenzkosten wird nach dem Merit-Order Prinzip schließlich der Strompreis ermittelt. Es ist jedoch zu hinterfragen, ob das Bieten nach Grenzkosten heute wie auch in einem zukünftig deutlich heterogener aufgestellten Kraftwerksportfolio, das an der Börse Handel treibt, weiterhin Bestand hat. So verändert die aktuelle Situation an den Energiemärkten durch die unvorhergesehenen starken Preisanstiege der Rohstoffe das gewohnte Handelsbild, denn bei einem gleichgebliebenen Kraftwerkspark sind die Beschaffungskosten bspw. für Gaskraftwerke überproportional gestiegen. Auch der europaweite Ausbau der erneuerbaren Energien kann Einfluss auf das Bietverhalten der Marktteilnehmer haben. Da die Grenzkosten der erneuerbaren Energien Anlagen nahezu null sind, kann deren zunehmender Handel an den Märkten zu großen Differenzen zwischen den Grenzkosten der bietenden Kraftwerke führen. Gleichzeitig können besonders die zu erwartenden Volatilitäten bei der Erzeugung aus erneuerbaren Energien zu sehr geringen Strompreisen führen und damit Refinanzierungen erschweren. Zusätzlich verbindet die europäische Marktkopplung unterschiedliche Erzeugungsparks miteinander und verändert damit ebenfalls die bestehenden Märkte und deren Handelseigenschaften. So kann es finanziell attraktiv erscheinen, einen Aufschlag auf die Grenzkosten oder eine strategisch platzierte Stromnachfrage zu nutzen. Im Rahmen des Vorhabens sollen daher die an der EPEX SPOT vorhandenen Gebotsdaten in den Preiskurven auf strategische Muster hin analysiert werden. Gefundene Strategien werden in einem zweiten Schritt in die Zukunft getestet. Dazu wird deren Einfluss auf den Strompreis und Investitionen in flexible Erzeugungstechnologien in Deutschland unter Berücksichtigung der in Zukunft stark unterschiedlichen nationalen Stromerzeugungssysteme in Europa untersucht.

KI-Boom: Tech-Konzerne könnten Emissionen ins Ausland verlagern

<p>Das Wachstum von Rechenzentren für Anwendungen künstlicher Intelligenz (KI) außerhalb Europas birgt das Risiko für Carbon Leakage. Das heißt, dass KI-Berechnungen in Regionen mit günstiger, nicht CO₂-neutraler Energie verlagert werden könnten. Eine neue Studie des Umweltbundesamtes zeigt, dass die Gefahren von Carbon Leakage beim Wachstum von KI-Rechenzentren in den Blick genommen werden sollten.</p><p>Das rasante Wachstum von KI-Rechenzentren wirft Fragen zu den Folgen dieser Technologie für das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>⁠ auf. Aus europäischer Perspektive birgt der Boom von energieintensiven KI-Anwendungen unter anderem die Gefahr von Carbon Leakage. Dieses bezeichnet den Effekt, dass Unternehmen aufgrund von CO₂-Bepreisung oder anderer Klimaauflagen – und damit potentiell höheren Strompreisen – ihre Tätigkeiten in Länder mit weniger strengen Klimapolitiken verlagern. Das Umweltbundesamt (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠) hat dieses Risiko gemeinsam mit dem<a href="https://www.infras.ch/de/">Forschungsinstitut Infras</a>und dem<a href="https://www.roegen.ch/">Roegen Centre for Sustainability</a>im Kontext des europäischen Emissionshandels untersucht.</p><p>Die Studie zeigt, dass der KI-bedingte Energieverbrauch in Rechenzentren bis 2028 auf ungefähr 300 Terrawattstunden ansteigen wird, das entspricht etwa einem Prozent des weltweiten Stromverbrauchs. Ein Großteil dieses Verbrauchs ist grundsätzlich geographisch flexibel. Das heißt, dass diese Berechnungen theoretisch von überall aus ausgeführt werden können. Dadurch gewinnt die Rechenzentrumsbranche einen enormen Spielraum, was die Wahl des Standorts anbelangt.</p><p><strong>Europäische KI-Anfragen verursachen Emissionen im Ausland</strong></p><p>Die Ergebnisse der Studie zeigen zudem, dass aktuelle KI-Rechenkapazitäten und das prognostizierte Wachstum vorwiegend in den USA und China konzentriert sind – zwei Rechtsräume mit weniger strengen Klimapolitiken als die der EU. Das heißt, ein Teil der europäischen KI-Anfragen wird in anderen Ländern verarbeitet und verursacht dort Emissionen.</p><p>Ein Grund für eine geringere Zahl an Rechenzentren in Europa könnte Carbon Leakage sein. Das derzeitige Ausmaß scheint jedoch moderat zu sein. Dies liegt hauptsächlich an der gegenwärtigen Expansion der KI-Branche: Der Fokus liegt eher auf der Erschließung neuer Rechenkapazitäten anstatt auf der Minimierung von Kosten. Vielmehr scheinen historisch gewachsene Clusterstrukturen der IT-Branche sowie eine stabile Energieversorgung und Netzinfrastruktur bei der Standortwahl die größte Rolle zu spielen.</p><p><strong>Carbon Leakage könnte in Zukunft zunehmen</strong></p><p>Die Anreize für Carbon Leakage könnten sich jedoch in Zukunft ändern – zum Beispiel ist anzunehmen, dass der Kostendruck für die Rechenzentrumsbranche steigt. Weiter könnten zunehmende grenzüberschreitende Datenflüsse importierte Emissionen erhöhen, selbst wenn solche Datenflüsse nicht absichtlich die CO₂-Bepreisung umgehen.</p><p>Aus diesem Grund sind der Ausbau erneuerbarer Energien in KI-starken Regionen und die Einhaltung der von KI-Unternehmen angekündigten Klimaziele besonders wichtig. Beides verringert die Abschwächung europäischer Klimaziele durch Carbon Leakage und den Import von Emissionen in die EU.</p>

Strom Grundversorgungsgebiete Thüringen

Die Grundversorgung mit Strom ist die Energielieferung an Haushaltskundinnen und -kunden zu allgemeinen Preisen und Bedingungen. Der thüringenweite Datensatz enthält die Grundversorgungsgebiete mit weiteren Informationen zu den entsprechenden verantwortlichen Stellen.

Modellierung virtueller Offshore Windparks zum flexiblen Betrieb sowie zur Last- und Performanceoptimierung, Teilvorhaben: Optimierung von flexiblen Windparkregelungsstrategien unter Berücksichtigung der Unsicherheiten

Aufgrund bestehender Regularien (fehlende Zertifizierung und feste Einspeisevergütungen) und technischer Limitierungen werden Windparks derzeit kollektiv mit dem Ziel geregelt, den Ertrag zu maximieren. Zukünftig ist eine stärkere Flexibilisierung der Regelung im Hinblick auf optimalen Betrieb und Netzstabilisierung notwendig, um den steigenden Anteil erneuerbarer Energieträger besser zu integrieren. Dies bedeutet neben einem hohen Ertrag eine Ausschöpfung der Lebensdauer der einzelnen Komponenten der Windenergieanlagen (WEA) sowie deren Regelung aufgrund der Anforderungen aus dem Netz. Dies kann beispielsweise durch die Steuerung der Nachläufe von WEA geschehen, bei der tiefer im Windpark stehende WEA eine höhere Stromproduktion erreichen. Die übergeordneten Ziele von FlexiWind bestehen aus der Erforschung des Potenzials und des Einflusses von flexiblen Regelungsstrategien an WEA bzw. Windparks. Im Teilvorhaben soll dazu die Strömungsmodellierung im Windpark für den Einsatz in aeroelastischen Simulationen weiterentwickelt werden. Dies soll zu einer erhöhten Genauigkeit und Recheneffizienz der Strömungssimulation führen, um möglichst viele Betriebsbedingungen im Windpark abzudecken. Mit recheneffizienten aeroelastischen Simulationen soll eine umfangreiche Datenbank erstellt werden, mit welcher Ersatzmodelle für die Strukturbelastung der Turbinen abgeleitet werden können. Flexible Regelungsstrategien für den Windpark werden im Teilvorhaben für aeroelastische Simulationen adaptiert und in einer Langzeitbetrachtung unter Berücksichtigung von Rahmenbedingungen (z.B. Strompreisinformationen) sowie Nutzung der Ersatzmodelle optimiert. Schlussendlich wird eine umfangreiche Analyse der Unsicherheiten (z.B. resultierend aus der Strömungsmodellierung, Abschätzung der Strukturlasten, Strompreis, Reglerverhalten) durchgeführt und Empfehlungen für die Implementierung von flexiblen Windparkregelungsstrategien abgeleitet.

Analyse von Bietstrategien und deren Einfluss auf den Strompreis im EU-Binnenmarkt

Die Stromerzeuger bieten an der Strombörse einen Erzeugungspreis an, der die variablen Kosten des Kraftwerksbetriebs widerspiegelt. Anhand dieser Grenzkosten wird nach dem Merit-Order Prinzip schließlich der Strompreis ermittelt. Es ist jedoch zu hinterfragen, ob das Bieten nach Grenzkosten heute wie auch in einem zukünftig deutlich heterogener aufgestellten Kraftwerksportfolio, das an der Börse Handel treibt, weiterhin Bestand hat. So verändert die aktuelle Situation an den Energiemärkten durch die unvorhergesehenen starken Preisanstiege der Rohstoffe das gewohnte Handelsbild, denn bei einem gleichgebliebenen Kraftwerkspark sind die Beschaffungskosten bspw. für Gaskraftwerke überproportional gestiegen. Auch der europaweite Ausbau der erneuerbaren Energien kann Einfluss auf das Bietverhalten der Marktteilnehmer haben. Da die Grenzkosten der erneuerbaren Energien Anlagen nahezu null sind, kann deren zunehmender Handel an den Märkten zu großen Differenzen zwischen den Grenzkosten der bietenden Kraftwerke führen. Gleichzeitig können besonders die zu erwartenden Volatilitäten bei der Erzeugung aus erneuerbaren Energien zu sehr geringen Strompreisen führen und damit Refinanzierungen erschweren. Zusätzlich verbindet die europäische Marktkopplung unterschiedliche Erzeugungsparks miteinander und verändert damit ebenfalls die bestehenden Märkte und deren Handelseigenschaften. So kann es finanziell attraktiv erscheinen, einen Aufschlag auf die Grenzkosten oder eine strategisch platzierte Stromnachfrage zu nutzen. Im Rahmen des Vorhabens sollen daher die an der EPEX SPOT vorhandenen Gebotsdaten in den Preiskurven auf strategische Muster hin analysiert werden. Gefundene Strategien werden in einem zweiten Schritt in die Zukunft getestet. Dazu wird deren Einfluss auf den Strompreis und Investitionen in flexible Erzeugungstechnologien in Deutschland unter Berücksichtigung der in Zukunft stark unterschiedlichen nationalen Stromerzeugungssysteme in Europa untersucht.

Energiewende und Wettbewerbsfähigkeit: Eine Analyse des heterogenen Verhaltens von Unternehmen und dessen gesamtwirtschaftlicher Implikationen

Ziel des Vorhabens ist es, die Auswirkungen sich verändernder Strompreise auf das Verhalten von Unternehmen zu untersuchen und die sich daraus ergebenden makroökonomischen Effekte für Deutschland abzuschätzen. Dazu werden zum einen die Unternehmensdaten des AFiD-Panels mit Hilfe der Multi-Level-Modellierung analysiert, um zu identifizieren, wie sich verändernde Strompreise auf die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen sowie auf deren Verhalten auswirken. Bezüglich des Verhaltens der Unternehmen geht es dabei insbesondere darum den Einfluss des Strompreises auf die Energieeffizienz sowie auf die Neigung, andere Energiequellen zu nutzen und/oder eigenen Strom zu erzeugen zu identifizieren. Des Weiteren wird ein agenten-basiertes makroökonomisches Modell entwickelt, das es ermöglicht, die unterschiedlichen Verhaltensmuster heterogener Unternehmen abzubilden und damit Szenarien der zukünftigen Entwicklung abzuleiten. Ziel ist es dabei, die Ergebnisse der statistischen Analyse zu nutzen, um das Verhalten der Agenten im Modell zu modellieren und kalibrieren. Das Modell soll so ausgestaltet werden, dass verschiedene politische Instrumente und Rahmenbedingungen auf ihre makroökonomische Wirkung hin analysiert werden können. Das Vorhaben startet mit der Analyse der Industriedaten bezüglich der Auswirkungen der Strompreisentwicklung auf die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen (AP 1), welche um die Wirkung der Strompreise auf das Anpassungsverhalten der Unternehmen ergänzt wird (AP 2). Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden in AP 3 aufgegriffen und für die Entwicklung des agenten-basierten makroökonomischen Modells genutzt. Abschließend wird die Analysefähigkeit des Modells durch exemplarische Analysen verschiedener politischer Instrumente demonstriert (AP4). Die Ergebnisse und Modelle werden gemäß des open Science Ansatzes veröffentlicht werden.

Energiewende und Wettbewerbsfähigkeit: Eine Analyse des heterogenen Verhaltens von Unternehmen und dessen gesamtwirtschaftlicher Implikationen, Teilvorhaben: Agentenbasierte makroökonomische Modellierung

Ziel des Vorhabens ist es, die Auswirkungen sich verändernder Strompreise auf das Verhalten von Unternehmen zu untersuchen und die sich daraus ergebenden makroökonomischen Effekte für Deutschland abzuschätzen. Dazu werden zum einen die Unternehmensdaten des AFiD-Panels mit Hilfe der Multi-Level-Modellierung analysiert, um zu identifizieren, wie sich verändernde Strompreise auf die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen sowie auf deren Verhalten auswirken. Bezüglich des Verhaltens der Unternehmen geht es dabei insbesondere darum den Einfluss des Strompreises auf die Energieeffizienz sowie auf die Neigung, andere Energiequellen zu nutzen und/oder eigenen Strom zu erzeugen zu identifizieren. Des Weiteren wird ein agenten-basiertes makroökonomisches Modell entwickelt, das es ermöglicht, die unterschiedlichen Verhaltensmuster heterogener Unternehmen abzubilden und damit Szenarien der zukünftigen Entwicklung abzuleiten. Ziel ist es dabei, die Ergebnisse der statistischen Analyse zu nutzen, um das Verhalten der Agenten im Modell zu modellieren und kalibrieren. Das Modell soll so ausgestaltet werden, dass verschiedene politische Instrumente und Rahmenbedingungen auf ihre makroökonomische Wirkung hin analysiert werden können. Das Vorhaben startet mit der Analyse der Industriedaten bezüglich der Auswirkungen der Strompreisentwicklung auf die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen (AP 1), welche um die Wirkung der Strompreise auf das Anpassungsverhalten der Unternehmen ergänzt wird (AP 2). Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden in AP 3 aufgegriffen und für die Entwicklung des agenten-basierten makroökonomischen Modells genutzt. Abschließend wird die Analysefähigkeit des Modells durch exemplarische Analysen verschiedener politischer Instrumente demonstriert (AP4). Die Ergebnisse und Modelle werden gemäß des open Science Ansatzes veröffentlicht werden.

Entwicklung, Errichtung und Erprobung eines modularen Biogasanlagenkonzeptes im Containerrastermaß

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung, Errichtung und Erprobung eines modularen Biogasanlagenkonzeptes, welches den Aufbau von robusten, funktionssicheren und einfach zu betreibenden Kleinst-Biogasanlagen bis zu einer Leistung von kleiner als 30kWel für die energetische Nutzung von Wirtschaftsdünger ermöglicht. Eine Herausforderung und wesentlicher Grund dafür, dass bei den Kleinst- Biogasanlagen bisher die energetischen Potentiale bei der Substratverwendung von Wirtschaftsdünger nur unzureichend genutzt werden konnten, ist die Wirtschaftlichkeit; mit sinkender Anlagenleistung steigen die spezifischen Anlagenkosten. Hier setzt das Anlagenkonzept des angedachten Vorhabens an, in dem es eine konsequente Umsetzung einer seriellen Fertigung von Anlagenmodulen im Containerraster verfolgt. Die damit verbundenen Möglichkeiten, wie: - Reduzierung der Installationskosten beim Anlagenbetreiber durch einen hohen Vorferti-gungsgrad - Reduzierung der Anlagenkosten durch die Entwicklung von standardisierten Modulen und den Möglichkeiten der Serienfertigung - Kalkulierbare Logistikkosten durch den Bau der Module im standardisierten Containerraster bieten die Chance, die Kostennachteile kleiner Anlagen zum Teil zu kompensieren. Die Modularisie-rung und die damit verbundene Möglichkeit der Entwicklung von Produktvarianten in kurzer Zeit erlaubt es, auch in diesem Leistungssegment auf unterschiedliche Standortanforderungen (z.B. Substratmenge und - zusammensetzung) zu reagieren. Bei erfolgreicher Entwicklung der Module sind hier gegenüber der traditionellen projektorientierten Entwicklung Kostenvorteile möglich. Die zusätzliche Orientierung der kleinen Anlagen auf die Eigennutzung der erzeugten Energie ermöglichen bei derzeit steigenden Strompreisen bis zu 30 Cent/KWh und möglicher Nutzung der Abwärme für den Betreiber wirtschaftlich tragfähige Lösungen.

Entwicklung, Errichtung und Erprobung eines modularen Biogasanlagenkonzeptes im Containerrastermaß, Teilvorhaben 2: Wissenschaftliche Begleitung und Öffentlichkeitsarbeit

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung, Errichtung und Erprobung eines modularen Biogasanlagenkonzeptes, welches den Aufbau von robusten, funktionssicheren und einfach zu betreibenden Kleinst-Biogasanlagen bis zu einer Leistung von kleiner als 30kWel für die energetische Nutzung von Wirtschaftsdünger ermöglicht. Eine Herausforderung und wesentlicher Grund dafür, dass bei den Kleinst-Biogasanlagen bisher die energetischen Potentiale bei der Substratverwendung von Wirtschaftsdünger nur unzureichend genutzt werden konnten, ist die Wirtschaftlichkeit; mit sinkender Anlagenleistung steigen die spezifischen Anlagenkosten. Hier setzt das Anlagenkonzept des angedachten Vorhabens an, in dem es eine konsequente Umsetzung einer seriellen Fertigung von Anlagenmodulen im Containerraster verfolgt. Die damit verbundenen Möglichkeiten, wie: - Reduzierung der Installationskosten beim Anlagenbetreiber durch einen hohen Vorferti-gungsgrad - Reduzierung der Anlagenkosten durch die Entwicklung von standardisierten Modulen und den Möglichkeiten der Serienfertigung - Kalkulierbare Logistikkosten durch den Bau der Module im standardisierten Containerraster bieten die Chance, die Kostennachteile kleiner Anlagen zum Teil zu kompensieren. Die Modularisie-rung und die damit verbundene Möglichkeit der Entwicklung von Produktvarianten in kurzer Zeit erlaubt es, auch in diesem Leistungssegment auf unterschiedliche Standortanforderungen (z.B. Substratmenge und -zusammensetzung) zu reagieren. Bei erfolgreicher Entwicklung der Module sind hier gegenüber der traditionellen projektorientierten Entwicklung Kostenvorteile möglich. Die zusätzliche Orientierung der kleinen Anlagen auf die Eigennutzung der erzeugten Energie ermöglichen bei derzeit steigenden Strompreisen bis zu 30 Cent/KWh und möglicher Nutzung der Abwärme für den Betreiber wirtschaftlich tragfähige Lösungen.

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